научная статья по теме ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СКЛАДИРОВАНИЯ ТЕХНОГЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ХВОСТОХРАНИЛИЩ НА РАЗРАБАТЫВАЕМЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ЯКУТСКОЙ АЛМАЗОНОСНОЙ ПРОВИНЦИИ Геология

Текст научной статьи на тему «ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СКЛАДИРОВАНИЯ ТЕХНОГЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ХВОСТОХРАНИЛИЩ НА РАЗРАБАТЫВАЕМЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ЯКУТСКОЙ АЛМАЗОНОСНОЙ ПРОВИНЦИИ»

ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2008, № 2, с. 109-117

ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ И ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

УДК 634.131

ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СКЛАДИРОВАНИЯ ТЕХНОГЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ХВОСТОХРАНИЛИЩ НА РАЗРАБАТЫВАЕМЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ЯКУТСКОЙ АЛМАЗОНОСНОЙ ПРОВИНЦИИ

© 2008 г. Ф. Г. Атрощенко*, А. М. Гальперин**, Ю. П. Горбатов***

* Санкт-Петербургское отделение ИГЭ РАН ** Московский государственный горный университет *** ФГУП трест "Энергогидромеханизация" Поступила в редакцию 13.03.2007 г.

Рассматриваемые предпроектные проработки по экологически безопасному увеличению сроков эксплуатации хвостохранилища на руч. Новый базируются на трех основных положениях: техническая простота исполнения, экономическая эффективность и высокая экологическая безопасность. Разработанные инженерные решения обеспечивают экономию водно-земельных ресурсов за счет исключения нарушенных земель новым хвостохранилищем и использования подлежащих утилизации стоков в технологическом процессе реконструкции хвостохранилища на руч. Новый, а также существующей на нем системы возврата оборотной воды. Установлены объемы и параметры намывных сооружений, дополнительно размещаемых в пределах контуров хвостохранилища. Размещение в этих сооружениях более 100 млн. м3 хвостов (с учетом рекультивационно-планировочных объемов) обеспечивает увеличение срока эксплуатации хвостохранилища на 10-15 лет. Благодаря сокращению дальности гидротранспорта достигается экономия энергоресурсов по сравнению с существующей схемой (энергозатраты уменьшаются примерно в 2 раза). Разработан регламент опытно-промышленного захоронения минерализованных вод хвостохранилища в многолетнемерзлых породах.

Сложившаяся в Российской Федерации ситуация в области обращения с отходами ведет к опасному загрязнению окружающей природной среды и создает реальную угрозу здоровью населения. С отходами теряются миллионы тонн минеральных ресурсов, многими из которых страна практически уже не располагает.

На территории России в отвалах различных типов накоплено свыше 85 млрд. т только твердых отходов, в том числе 80 млрд. т - горнопромышленных, количество которых ежегодно увеличивается почти на 2 млрд. т. Под полигонами для складирования, шламонакопителями и хво-стохранилищами занято свыше 300 тыс. гектаров земель. В отходах содержатся многочисленные ценные элементы, в том числе и благородные металлы. Содержание ценных компонентов в отходах нередко близко к содержанию их в добываемом природном сырье.

Предлагаемые в данной статье постановка и решение задач экологически безопасного и многоцелевого использования техногенных намывных массивов хвостохранилищ с попутным решением вопросов утилизации (или снижения величин утечек) накопленных в них слабосоленых вод позволяют повысить эффективность использова-

ния емкости хвостохранилищ и существенно сократить их негативное воздействие на окружающую среду. В частности, это можно сделать за счет минимизации нарушенных площадей при вторичной переработке техногенных отложений, а также применения хвостов в качестве закладочного материала при подземной разработке, получения на их основе стройматериалов и компонентов буровых и тампонажных растворов.

Ниже рассматриваются результаты проработок по переформированию законсервированного хвостохранилища Удачнинского ГОКа, выполненных авторским коллективом представителей СПбО ИГЭ РАН, МГГУ, треста "Энергогидромеханизация" при участии сотрудников института "Якутнипроалмаз". Общие сведения о составе хвостов, конструкции дамбы хвостохранилища и др. взяты из работ ОАО "Механобр-инжини-ринг".

В настоящее время хвостохранилище на руч. Новый законсервировано, поэтому при возобновлении работ на нем заранее необходимо создавать удобные в техническом и выгодные в экономическом отношениях условия для повторной разработки массива хвостов, являющегося техногенным месторождением. К примеру, нужно сле-

дить за сохранностью и чистотой хвостов, а также поддержанием необходимых условий для удобного подхода к отвалу, выемки техногенных отложений и транспортировки их к месту переработки.

Применительно к условиям Удачнинского ГОКа предлагается решение ряда вопросов, связанных с экологически безопасным увеличением сроков эксплуатации хвостохранилища на руч. Новый. При этом, с одной стороны, массив уложенных отвальных хвостов будет сохранен в качестве техногенного месторождения, а с другой -емкость хвостохранилища освобождается от отходов производства и может вновь быть использована для укладки хвостов.

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА И ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

Климат района суровый, резко континентальный с малым количеством осадков (335 мм/год). Продолжительность периода с отрицательными температурами 235 дней. Средняя годовая температура воздуха -13.2°С. Испарение с водной поверхности составляет в среднем около 270 мм/год.

Долина руч. Новый (правый приток р. Дал-дын) на участке сооружений имеет корытообразную форму. Крутизна склонов незначительна, уклон бортов составляет 0.027. Дно долины занято плоской пойменной террасой шириной 200250 м. Средний уклон русла - 0.014.

Хвостохранилище, расположенное от обогатительной фабрики (ОФ) №12 на расстоянии, не превышающем 1 км, эксплуатировалось с 1975 по 1989 г., и за это время здесь было уложено 117.0 млн. м3 хвостов обогащения. Остаточная емкость хвостохранилища используется для аварийных сбросов пульпы ОФ. Общая площадь хвостохранилища 3.80 км2.

Хвостохранилище овражного типа, до 1989 г. -намывное [5-7]. Емкость образована путем перекрытия долины руч. Новый ограждающей дамбой, которая относится к гидротехническим сооружениям II класса. Высота ограждающей дамбы 62 м. Длина по гребню 4150 м. Отметка гребня + 358.0 м. Минимальная длина надводного пляжа 50 м. Пионерная дамба, дамбы обвалования и дополнительная пригрузочная призма выполнены из насыпного щебенистого грунта. Среднее заложение низового откоса ограждающей дамбы т = 3.

Уровень воды в отстойном пруде в течение 10 последних лет колеблется в диапазоне 355.0353.0 м. Объем воды в пруде 2.15 млн. м3. Минерализация воды в верхних слоях прудка колеблется от 5 до 18 г/л в летний и зимний периоды соот-

ветственно. В придонной части прудка минерализация воды может достигать 50 г/л.

В нижнем бьефе хвостохранилища расположена маневровая емкость, которая также эксплуатировалась до 1989 г. Часть фильтрационных утечек воды из пруда хвостохранилища, поступающих в маневровую емкость, возвращаются обратно или перекачиваются на фабрику для технологических нужд. Безвозвратные потери фильтрационных утечек из хвостохранилища по подрусловому талику ручья попадают в р. Дал-дын. В состав системы отвода паводковых вод входит руслоотвод руч. Новый, расположенный на правом борту хвостохранилищ, и нагорные канавы - для перехвата и отвода паводковых и поверхностных вод в обход хвостохранилища.

Тело хвостохранилища сложено в основном песками: от крупнозернистых в зоне, прилегающей к ограждающей дамбе, до пылеватых в переходной зоне. Отложения прудковой зоны, особенно глубоководной части, сформированы супесями и суглинками.

Инженерно-геологические изыскания, проведенные в отдельных частях хвостохранилища, выявили в намытых отложениях только пески среднезернистые и пески пылеватые, а по ограждающей дамбе - пески крупнозернистые, граве-листые и супеси пылеватые дресвяные.

В геологическом строении района хвостохранилища принимают участие карбонатные породы нижнего ордовика. В кровле они сильно выветре-лые, разобранные до дресвы и щебня. Коренные породы - мергели и известняки, в незначительной степени песчаники и глины, перекрыты чехлом четвертичных отложений, мощность которых на бортах колеблется от 1 до 5 м, а в пойме - от 3 до 10 м.

Криогенное состояние хвостохранилища в процессе его эксплуатации контролировалось температурными скважинами по ограждающей дамбе. Анализ имеющихся материалов показал, что в настоящее время значительный сектор хвостохранилища, протяженностью по дамбе около 1 км, в районе старого русла руч. Новый находится в талом состоянии. При этом основная часть этого сектора отепляется подрусловым потоком под телом дамбы и фильтрационным потоком из отстойного пруда хвостохранилища по телу ограждающей дамбы. Из-за малой длины пляжной зоны депрессионная кривая располагается высоко и не дает промерзнуть намытым песчаным отложениям как в пляжной зоне, так и в теле дамбы. Здесь талик достигает мощности порядка 45 м.

Базируясь на данных инженерно-геологические изысканий и данных исследований на объектах-аналогах [6-8, 11], можно выделить три ос-

новные разновидности грунтов, из которых сложено тело хвостохранилища и его основание.

Основание сооружения - дресвяный грунт с суглинистым заполнителем до 40%.

Пионерная дамба и дамбы обвалования - насыпной щебенистый грунт (известняки) с супес-чано-суглинистым заполнителем 13-29%.

Намывные отложения хвостохранилища - пы-

леватые пески и супеси.

В имеющихся материалах инженерно-геологических изысканий данные по фильтрационным характеристикам отсутствуют. Но по аналогии с другими объектами АК "АЛРОСА" коэффициент фильтрации грунтов основания хвостохранилища может меняться в широком диапазоне: от (1-10) м/сут - для мелкозернистых песков рыхлого сложения (е = 0.9-1.0) до 0.1 м/сут - для пыле-ватых песков плотного сложения (е = 0.5-0.6). Супеси имеют Кф от 0.5 до 0.01 м/сут (при изменении е от 1.5-1.0 до 0.5-0.4).

Учитывая, что минимальная минерализация воды в отстойном пруде хвостохранилища на руч. Новый - 6 г/л, а в пруде хвостохранилища на руч. Новый Киенг - 15.8 г/л, то при пересчете на засоленность грунтов при средней пористости п = 0.5 и рл = 1.5 г/см3 она составляет X = 0.2 и 0.5% соответственно [6].

Принимая засоленность X = 0.2% (с учетом криогенного концентрирования засоленность грунтов в нижних слоях хвостохранилища будет много выше) для хвостов и супесей основания с соответствующей влажностью грунта = 0.24 (хвосты) и = 0.33 (основание) и влажностью на границе раскатывания Wp = 0.18, в соответствии со СНиП 2.02.04-88 получаем, что при

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком